CN102658741A - 一种基于视觉密码的可视防复印技术 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种成本低廉、高效、安全的可视防复印技术。该技术基于视觉密码学原理，通过在一定厚度的透明胶片上按照特定方式印刷视觉密码方案的两个分享图片，使得在纸的正面无法观看到隐藏的图片，而偏移一定的角度后则能够看到隐藏的图片，从而防止复印机扫描仪等设备复印图片。如下图所示，使用本发明技术印制成的可视防复印透明胶片，从正上方观看和侧面观看所看到的结果完全不同，从侧面观看可以清晰的看到隐藏的图片，而从正面观看则看不到或看不清隐藏的图片。这种技术可以用于防止平面图文的非法复印，从而有效的避免伪造；防止有意或无意的偷窥和窃照，保护隐私；同时成本低廉，可以应用在大规模发行的如纸币、信用卡、有价证券、票据、身份证等平面图文载体之上。

Description

一种基于视觉密码的可视防复印技术

背景技术

随着复印技术的不断更新换代，复印机、扫描仪的分辨率不断提高，一些诸如纸币、有价证券、票据等等都很容易被违法的复印伪造，其中有些甚至达到了以假乱真的地步。这些伪造的复印品会给我们的国家、企业和个人都带来很大的损失，因此开发有效的防复印技术具有重要的意义。另外，例如个人信用卡的卡号、信用卡背面的三位认证数字、身份证号码等，均属于个人的隐私信息，在我国目前使用的信用卡、二代身份证上，所有信息都是印在表面，容易被有意或无意的偷窥和窃照，隐私保护不够。

目前已知的防复印技术包括4类，参考【张岩、吴超，《防复印技术及其研究进展》，《安防科技》，2010年第10期，第15-18页】：

(1)基于特种纸张的防复印技术。这种技术主要是使用热敏、光敏、偏振光等特殊材料的防复印纸，或者在采用纸张中加入细丝、彩点、荧光点以及镀膜等方式。这一类的技术通常纸张的成本较高，有些技术可以防止原件被仿制，但是不能防止其上的信息被复制，另外这一类的技术使用的特殊材料使用寿命短，难以应付十年甚至更长的有效期。

(2)采用防复印图文设计技术。这种技术主要是采用防复印水印，设计和应用光学干扰图形，使得在复印的时候，复印件中会出现“当心伪造”的字样，这类技术并不能避免复印，只能起到警示作用。或者采用缩微印刷工艺，将文件尺寸尽可能缩小，这种技术的缺点首先是造成了阅读上的困难，需要使用放大设备来辅助阅读，其次也难以招架越来越高分辨率的复印机、扫描仪的复印及复制。

(3)基于油墨的防复印技术。这类技术采用例如热敏、光敏、磁性、压敏油墨来印刷图文，在复印机复印时通过一系列的物理化学变化来干扰复印的过程，实现防复印，与特种防复印纸张类似，这种技术的缺点同样是使用寿命短。

(4)防复印设备。使用具有下列功能的防复印设备，使复印出的复印件上留下不可见的密码，具有追踪复印机的功能；装有特种电路能防止复印钞票、印章、旅行支票等。这类技术的缺点是不能避免故意复印，复印者可以选择使用未装防复印装置的复印设备来复印。

本发明所基于的视觉密码(visual cryptography)技术是针对图片的秘密共享技术。本发明中所涉及的视觉密码方案是(2，2)门限视觉密码方案，其基本原理是将一个秘密图片加密后分拆成两张分享图片，其中每一张分享图片单独不能得到秘密图片的任何信息，加密后每张图片看上去都是均匀的噪声图片，与原秘密图片毫不相干。本发明中所涉及的视觉密码方案针对黑白图片进行加密，在黑白图片中，假设以1代表黑点，0代表白点，其加密方案是，对需要加密的秘密图片中的每一个像素分别进行加密。其对像素进行加密的具体方案是，对于黑像素从加密矩阵 $\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right]$ 和 $\left[\begin{array}{cc}0& 1\\ 1& 0\end{array}\right]$ 中随机选择一个来加密，对于白像素则从加密矩阵 $\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 1& 0\end{array}\right]$ 和 $\left[\begin{array}{cc}0& 1\\ 0& 1\end{array}\right]$ 中随机选择一个来加密。加密矩阵的使用方案是，在第一张分享图片上，按照矩阵的第一行来打印黑子像素或者白子像素，第二张分享图片则按照矩阵的第二行来打印黑子像素或者白子像素。例如，假设加密黑像素时随机选择到的矩阵是 $\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right],$ 则在第一张分享图片上顺次打印一个黑子像素和一个白子像素，而在第二张分享图片上顺次打印一个白子像素和一个黑子像素。这样加密一张图片之后，加密图片的长将是原被加密图片的长的2倍，加密过后的图片的视觉效果是均匀的噪声图片。对于合法用户来说，其解密过程只需要将加密后的两张分享图片对齐叠加就可以利用肉眼来解密，即直接观看到秘密图片，通常认为视觉密码方案解密时需要对齐两张分享图片的边框。

发明内容：

发明目的：

本发明提出一种成本低廉、高效、安全的可视防复印技术。该技术基于视觉密码学原理，通过在有一定厚度的透明胶片上的两面错位印刷视觉密码方案的两个分享图片，使得在纸的正面无法观看到隐藏的图片，而偏移一定的角度后则能够看到隐藏的图片，从而防止复印机扫描仪等设备复印图片，并有效的防止有意或无意的偷窥和窃照，保护隐私。

具体技术方案：

本发明的特点是按照如下方式来印制(2，2)视觉密码方案的两张分享图片，生成本发明所涉及的可视防复印透明胶片，亦即构造一个视觉密码的解密装置，可以控制观看到受保护秘密图片的视觉区域。其原理如下：

在一张厚度为d的透明胶片的两面，分别印制两张分享图片。记分享图片中每个像素的尺寸为s×s，即像素的长和宽均为s。记分享图片中每个像素加密后得到的两个子像素横向排列，则两张分享图片在横向错开dx距离印制(如附图1所示)，而纵向精确对齐两张分享图片印制(如附图2所示)。则在横向观察者在正上方完全看不到解密的秘密图片，而偏移角度α时看到的秘密图片最清晰。其中dx＝2s/3，关于此时在正上方完全看不到秘密图片的证明详见【S.Cimato，C.N.Yang著《Visual Cryptography and Secret Image Sharing》之第11章：刘峰著《Resolving the Alignment Problem inVisual Cryptography》第313页】。

下面给出本发明的可视防复印透明胶片一般意义上的印制过程(根据不同的应用环境还可能有分别印刷后再粘合以及压膜等不同印制方式)：

印制过程包含如下三个步骤：

1.采用(2，2)视觉密码方案加密一副受保护的图片，得到两张分享图片，其中两个子像素横向排列，每个像素的尺寸为s×s的正方形；

2.将第一张分享图片印制在厚度为d的透明胶片的正面；

3.将第二张分享图片横向反转后印制到透明胶片的另一面，要求该分享图片相对与第一张分享图片沿横向移动距离2s/3，纵向精确对齐来印制。

有益效果：

本发明通过使用错位印刷的技术，将(2，2)视觉密码方案的两张分享图片，分别印刷到具有一定厚度的透明胶片的两面，达到了控制视觉密码可视区域的效果。根据不同的应用环境，透明胶片的厚度d和子像素的尺寸s可以有不同的选择，而最佳观看角度α可以通过计算得出，即

从而使得本发明可以方便的控制受保护图片的可视区域。

在观看本发明制成的可视防复印透明胶片时，在其正上方将完全看不到秘密图片，而横向偏移一个角度时，可以清晰的看到受保护的图片(如附图3所示)。

在复印本发明受保护的图片时，由于复印相当于在正面观看，则复印出来的图片将是与受保护图片完全无关的噪声图片。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是横向分享图片排列及观看角度示意。

图2是纵向分享图片排列及观看角度示意。

图3是不同角度观看效果示意。

图1中(101)是位于横向正上方的观看角度，(102)是位于横向侧面的观看角度，(103)是第一张分享图片，(104)是第二张分享图片，(105)是透明胶片。其中透明胶片(105)的厚度为d，分享图片(103)和(104)的像素尺寸为s×s，分享图片(103)和(104)错开的距离为dx。

图2中(201)是位于横向正上方的观看角度，(202)是第一张分享图片，(203)是第二张分享图片，(204)是透明胶片。其中透明胶片(204)的厚度为d，分享图片(202)和(203)的像素尺寸为s×s，分享图片(202)和(203)精确对齐不错位。

图3中(301)是位于正上方的观看角度，(302)是位于横向侧面的观看角度，(303)是从正上方角度(301)观看到的图片，(304)是从横向侧面观看到的图片，(305)是本发明所印制的可视防复印透明胶片。

具体实施方式：

本发明所涉及的透明胶片，若使用激光打印机打印，则需要抗高温，可以选用涤纶胶片。若使用喷墨打印机打印，则可以使用普通的透明塑料纸片即可。

实施例之一：

将本发明使用在信用卡上。信用卡卡号属于敏感信息，目前国内使用的信用卡的卡号都是明文印刷到信用卡上的。另外，信用卡的背面均有一个三位数字，这三位数字作为认证信息，通常也都是明文印制在信用卡上。由于在付款时需要出示信用卡，导致这类信息很容易被隐蔽的摄像头窃取，或被不怀好意的人直接看到，若这类信息被窃取则可能会被人利用，造成持卡人的财产损失。本发明可以用于保护信用卡卡号和信用卡的三位认证数字。使用本发明加以保护之后，使得这些敏感信息的可视区域减小，从而使得偷窥者很难窃取这些信息。而持卡人却可以很方便的观察到这些信息。

将本发明应用于信用卡的具体实施方式上，可以采用两种方法。

其一，采用嵌入透明胶片的方式，将按照前述印制过程所制成的透明胶片嵌入到信用卡之上；其二，采用压膜的方式，在信用卡上和膜上分别印刷(2，2)视觉密码方案的两张分享图片，然后错位压制。

实施例之二：

目前加拿大、澳大利亚、新西兰等国家已经率先使用了塑料货币。塑料货币具有防水、防冻的效果，抗腐蚀能力更强，比传统纸币拥有2.5倍长的寿命。在塑料货币上很容易实现透明胶片的效果，现有的塑料货币上也通常都有一片透明的区域，从而使本发明可以方便的应用其上。使用本发明加以保护之后，使得货币不再能够通过高精度的复印机进行复印，从而有效的防止货币的伪造。

将本发明应用在塑料货币的具体实施方式上，可以采用双面印刷的方法，其具体印制过程同前述印制过程。甚至，可以在透明胶片的两面用激光刻上类似光盘中凹凸的小坑来表示黑白像素。从而保持本发明中的透明胶片仍然透明，而在偏一定角度之后，可以观看到受保护的图片。

本发明不限于上述实施例，本领域内技术人员可以在本发明的精神和范围的前提之下进行进一步的变形和替换，亦即，对于不同的用途，选择不同的透明胶片材质，不同的打印方式等等。

Claims (1)

1.一种基于视觉密码的可视防复印技术，其特征是包括如下步骤：

(1.)采用(2，2)视觉密码方案加密一副受保护的图片，得到两张分享图片，其中两个子像素横向排列，每个像素的尺寸为s×s的正方形；

(2.)将第一张分享图片印制在厚度为d的透明胶片的正面；

(3.)将第二张分享图片横向反转后印制到透明胶片的另一面，要求该分享图片相对与第一张分享图片沿横向移动距离2s/3，纵向精确对齐来印制。

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